在空气污染控制领域中,静电除尘器是一种应用非常广泛的颗粒污染物净化设备。电除尘性能优劣与操作条件密切相关,其中粉尘比电阻是影响电除尘器性能的重要因素之一。粉尘比电阻过高或过低都会给捕集带来困难。目前,克服高比电阻粉尘对静电除尘器收集效率影响的主要方法和技术包括:①改进电除尘器的极配结构; ②在电除尘器收集时采用加湿、降温等方法来降低粉尘比电阻; ③采用新的供电方式提供稳定电场强度等。本文以改进电除尘器的极配提高电除尘器对高比电阻粉尘的适应性出发,从理论与实验两方面分析了具有辅助电极和交错平板收尘极的新型静电除尘器的收尘性能。其研究内容包括:具有辅助电极静电除尘器极间电场的分布; 收尘过程中粒子的荷电和荷电粒子的运动; 收尘效率的实验研究; 除尘器的伏安特性分析; 粉尘反电晕击穿厚度与恒流控制及清灰周期的关系等。对于具有辅助电极静电除尘器极间电场,将其看作为线-板电除尘器电场与板-板电除尘器电场的叠加。根据在离电晕线任意距离的平面上场强近似服从正态分布,可导出线-板电除尘器电场分布,与板-板电除尘器的电场相叠加就得到该除尘器电场分布。通过理论分析比较得到,该新型除尘器电场强度比普通线-板电除尘器的电场强度要高,而且分布更均匀。基于该除尘器的实验室模型,首先对模型装置内气固两相流进行分析模拟,其结果证明该除尘器模型内部流场分布均匀。实验研究前,先分析了该除尘器的收尘机理,即除尘器内粒子的荷电过程和荷电粒子的运动,并根据紊流扩散模型推导出电除尘器的效率计算式。然后,在实验室条件下研究该除尘器的伏安特性和收尘效率,实验采用锅炉飞灰(常温下比电阻约为0.5×10¹²Ω·cm),通过改变除尘器内电晕极数量、收尘辅助极板错开间距等参数测定其收集高比电阻粉尘的性能,得到不同的伏安特性曲线和收尘效率,并与普通线-板电除尘器的实验结果相比较,实验表明,具有辅助电极静电除尘器的收集效率高于普通电除尘器收尘效率,具有辅助电极静电除尘器的收尘极板存在一优化错开距离。根据理论和实验结果,提出结合伏安特性来确定辅助极板间距和宽度的方法,从而为今后具有辅助电极和交错平板收尘极的新型高效高比电阻静电除尘器的实际工业应用提供了依据。由于沉积在静电除尘器收尘极板上的高比电阻粉尘层会产生电荷积累而形成附加电场。基于静电学理论导出带电粉尘层内的电量分布和电场分布随粉尘层厚度变化的数学模型。理论研究结果表明,反电晕击穿厚度与粉尘比电阻和电晕电流密度的1/2次方成反比,并与静电除尘器的极配有关。通过对不同粉尘厚度的高比电阻粉尘层的反电晕击穿试验发现,各击穿点的连线呈有规律的与伏安特性曲线垂直的弧线。从而提出了用伏安特性曲线确定静电除尘器清灰振打周期和恒流高压电源的二次电流的新方法。